BR112014015695B1

BR112014015695B1 - Métodos para produzir corrente e para injetar sólidos em um forno elétrico a arco

Info

Publication number: BR112014015695B1
Application number: BR112014015695-6A
Authority: BR
Inventors: Sabuj Halder; William J. Mahoney; Bryan Bielec; Robert Churpita
Original assignee: Praxair Technology, Inc.
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2019-05-21
Also published as: JP6190821B2; WO2013096767A1; BR112014015695A8; MX2014007669A; ES2562015T3; EP2794934B1; US20130160606A1; RU2627091C2; KR102012534B1; EP2794934A1; JP2015510542A; RU2014129899A; CA2860216A1; KR20140105573A; CA2860216C; US8992656B2; MX337532B; BR112014015695A2

Abstract

métodos para produzir corrente e para injetar sólidos em um forno elétrico a arco a presente invenção se refere à formação de uma corrente pneumática, de alta velocidade, controlável de sólidos particulados que pode ser injetado em um forno contendo, por exemplo, um líquido tal como as um banho de metal em fusão.

Description

“MÉTODOS PARA PRODUZIR CORRENTE E PARA INJETAR SÓLIDOS EM UM FORNO ELÉTRICO A ARCO”

Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere à formação de uma corrente pneumática, de alta velocidade, controlável de sólidos particulados que pode ser injetada em, por exemplo, um líquido tal como as um banho de metal em fusão.

Fundamentos da Invenção [0002] Muitos processos industriais particularmente refino de metal, envolvem alimentar reagentes sólidos particulados em massas de líquido. Um exemplo notável é a adição de material carbonáceo, e a adição de cal e/ou outros agentes escorificantes, em metal em fusão em um forno elétrico a arco (EAF), em que há usualmente uma fase de escória em fusão acima de uma fase de metal em fusão. A presente invenção proporciona aparelhagem e metodologia vantajosos utilizáveis para conduzir este tipo de atividade.

[0003] Em operações em EAF, carbono é injetado para reagir com escória em fusão para diminuir os óxidos de ferro (por redução dos óxidos de ferro a ferro metálico) e para otimizar a prática de escória espumosa. Esta prática resulta em reduzido consumo de eletrodo, redução em ruído do arco, vida útil aumentada do revestimento refratário, e melhor economia global de potência e eficiência térmica específica. Carbono injetado através da camada de escória pode intencionalmente elevar os níveis de carbono no metal em fusão quando desejado.

[0004] Em operações em EAF, a cal pode ser injetada através de injetores em parede lateral para aprimorar práticas de escória através de melhor controle da química da escória. Esta prática pode resultar em um ambiente mais limpo para a usina (menos perdas em poeira a partir do forno) e perdas reduzidas de cal para o sistema de evacuação do forno, abaixando o consumo específico de cal, reduzido custo de manutenção comparado com

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2/14 sistemas mecânicos, dissolução mais rápida de cal em relação a uma área de superfície aumentada, e desempenho global melhorado do processo siderúrgico. A injeção de cal também participa em remoção de enxofre e fósforo.

Breve Sumário da Invenção [0005] Um aspecto da presente invenção é um aparelho compreendendo (A) uma câmara de combustão tendo primeira e segunda extremidades opostas, (B) um queimador dentro de dita câmara de combustão em uma de ditas extremidades opostas, e entradas para combustível e para oxidante para dito queimador a partir de fora de dito aparelho;

(C) um bocal tendo uma entrada e uma saída, em que a entrada está na outra de ditas extremidades opostas de dita câmara de combustão, (D) um duto tendo uma extremidade a montante fechada em tomo da saída de dito bocal e uma extremidade a jusante aberta, e (E) um tubo alimentador tendo uma entrada fora de dito aparelho e uma saída em dito duto entre as extremidades fechada e aberta de dito duto, em que dita câmara de combustão, dito bocal, e dito duto são coaxiais. [0006] Um outro aspecto da invenção é um método compreendendo (A) alimentar combustível e oxidante na câmara de combustão de dito aparelho através das respectivas entradas para a mesma e queimar dito combustível e oxidante em dita câmara de combustão para produzir uma corrente de gás quente compreendendo produtos de dita combustão sendo que esta corrente passa através de dito bocal para dentro de dito duto, e (B) alimentar sólidos particulados através de dito tubo alimentador para dentro de dito duto e incorporar ditos sólidos em ditos produtos da corrente de combustão para formar uma corrente mista que passa

3/14 para fora da extremidade aberta de dito duto.

[0007] Ainda outro aspecto da invenção é um método de injetar sólidos em um forno elétrico a arco, em que o forno elétrico a arco contém um banho de metal em fusão e uma camada de escória no topo do banho de metal em fusão, e em que há uma camada compreendendo uma mistura de escória e metal em fusão entre o banho de metal em fusão e a camada de escória, o método compreendendo as etapas de realizar o método acima mencionado para produzir uma corrente de alta velocidade de ditos sólidos misturados com dito gás, e injetar dita corrente para o banho de metal em fusão a uma velocidade tal que a corrente penetra na camada de escória, ou através da camada de escória para dita mistura de escória e metal em fusão, ou através da camada de escória e através de dita mistura para a superfície do banho de metal em fusão. A velocidade da corrente de sólidos misturados com gás é controlável para controlar a profundidade de penetração de dita corrente. A injeção a alta velocidade minimiza o consumo de particulados reativos (carbono com gases de chama) durante o tempo de voo para o banho.

[0008] Em outros aspectos da invenção, os sólidos podem ser injetados como descrito aqui em um banho de metal em fusão que não tem uma camada de escória; ou em um forno rotativo, forno, ou reator químico. Breve Descrição dos Desenhos [0009] A Figura 1 é uma vista do exterior de um injetor de acordo com a invenção.

[00010] A Figura 2 é uma vista em corte transversal do injetor da Figura 1.

[00011] A Figura 3 é uma vista em corte transversal de uma outra forma de realização de um injetor de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [00012] As Figuras 1 e 2 mostram vistas exterior e em corte transversal do injetor 1. O injetor como visto na Figura 2 foi girado de 90 graus em tomo

4/14 de seu eixo geométrico longitudinal comparado com a vista mostrada na Figura 1.

[00013] Com referência primeiro à Figura 1, o injetor 1 inclui uma câmara de combustão encerrada resfriada a água localizada em 11.0 duto 12 se estende a partir de uma extremidade da câmara de combustão 11, e uma linha de alimentação de oxidante 13 e uma linha de alimentação de combustível 15 estendem-se a partir da outra extremidade da câmara de combustão 11. A linha de alimentação de oxidante 13 inclui entrada de oxidante 14, que pode ser conectada a uma fonte de oxidante. A linha de alimentação de combustível 15 inclui uma entrada de combustível 16, que pode ser conectada a uma fonte de combustível. Um tubo 17 é usado para alimentar sólidos no injetor 1, como é descrito mais completamente abaixo. O injetor 1 é preferivelmente resfriado por água circulando através de passagens dentro das paredes da câmara de combustão 11 e do duto 12. A água de resfriamento é preferivelmente alimentada através de uma entrada tal como a entrada de água de resfriamento 18, e preferivelmente sai do injetor 1 através de uma saída tal como a saída de água de resfriamento 19.

[00014] Com referência agora à Figura 2, pode ser visto um detalhe adicional do injetor 1. Um queimado 23 é estabelecido dentro da câmara de combustão 11 em uma extremidade da câmara de combustão 11. A linha de alimentação de oxidante 13 e a linha de alimentação de combustível 15 alimentam oxidante e combustível (respectivamente) ao queimador 23. Preferivelmente, as linhas 13 e 15 são dispostas concentricamente, com a linha de alimentação de combustível 15 alinhada coaxialmente dentro da linha de alimentação de oxidante 13. As extremidades abertas das linhas 13 e 15 dentro de câmara de combustão 11 compreendem uma forma preferida de queimador 23. Um dispositivo de chama piloto ativado por ignitor de centelha 24 é previsto para a ignição da mistura combustível de combustível e oxidante na câmara de combustão 11. Um orifício de pressão 25 ligado à câmara de / 14 combustão 11 é também previsto.

[00015] Na extremidade da câmara de combustão 11 oposta à extremidade onde o queimador 23 está localizado fica um bocal 26. Embora uma configuração de bocal convergente-divergente seja mostrada, a invenção pode ser praticada com qualquer bocal de expansão, p.ex., convergente (na direção do fluxo de gás através do bocal) ao invés de convergente-divergente. O bocal 26 tem uma entrada de bocal 27 que se abre para o interior da câmara de combustão 11. Gases que entram pela entrada 27 passam através do bocal 26, e então saem do bocal 26 através da saída de bocal 28.

[00016] As dimensões ótimas do bocal para qualquer forma de realização dada do injetor 1 vão depender da quantidade de empuxo requerida para propelir a quantidade de particulados sólidos a ser injetada pelo dado injetor. Taxas mais altas de alimentação de sólido vão requerer correspondentemente uma quantidade mais alta de gás de propulsão, para propiciar uma velocidade efetiva do pó. O projeto do bocal contribui para a ampla faixa de pressões de suprimento de combustível práticas disponíveis. Adicionando um compressor para aumentar a pressão de suprimento disponível é uma opção e vai depender de benefícios para justificar seu custo. Sob circunstâncias quando a pressão de combustível suprimento não é adequadamente alta, a pressão na câmara de combustão é limitada por este parâmetro. As dimensões do bocal vão ser relativamente maiores para essas condições a fim de gerar a quantidade requisitada de gás para propulsão adequada.

[00017] A saída 28 do bocal 26 se abre para dentro de uma extremidade de duto 12. A outra extremidade 29 de duto 12 se abre para as circunvizinhanças ambientais tais como o interior de um forno elétrico a arco. [00018] O tubo acima mencionado 17 termina na abertura 30 que está dentro de duto 12, preferivelmente perto da extremidade de duto 12 que está na saída 28 do bocal 26. O eixo geométrico do tubo 17 na abertura 30 é

6/14 oblíquo ao eixo geométrico de duto 12 e ao eixo geométrico do bocal 26, formando um ângulo preferivelmente de 10 a 80 graus. Preferivelmente, a câmara de combustão 11, o bocal 26 e o duto 12 são coaxiais entre si.

[00019] Uma outra forma de realização é mostrada na Figura 3. Uma entrada adicional 31 é prevista através de que um gás adicional, preferivelmente um fluido oxidante tendo um teor de oxigênio mais alto do que 21% em volume é adicionado para misturar com, ou para circundar, a mistura de sólidos e produtos de combustão que é formada no duto 12. O gás adicional pode estar a temperatura ambiente ou pode ter sido preaquecido.

EXEMPFO 1 [00020] Este exemplo proporciona detalhes mais específicos como uma ilustração de uma forma de realização do injetor.

[00021] As paredes da câmara de combustão 11 são preferivelmente feitas de metal, tal como cobre neste exemplo, para dissipar calor a partir das reações de combustão mais rapidamente e impedir dano ao equipamento. A câmara de combustão neste exemplo tem cerca de 30,5 cm de comprimento com um diâmetro interno de 5,4 cm.

[00022] Na extremidade de queimador da câmara de combustão 11 fica uma peça de extremidade de latão que é resfriado pelo circuito de água de resfriamento. Esta peça de extremidade de latão tem provisões para instalação de um queimador de oxigênio- gás natural 23. O duto de combustível 15 é de tubulação SS316 de 1,91 cm enquanto que o tubo cano anular de oxigênio 13 é um niple de aço inoxidável SCH 40 de 3,81 cm. A concentricidade dos dois tubos 13 e 15 é mantida por meio de um conjunto de cruzetas. Esta instalação de queimador é atarraxada na peça de extremidade de latão em uma extremidade da câmara de combustão 11. Porém, outras formas de realização deste aparelho da presente invenção não precisam incluir resfriamento com água da câmara de combustão 11.

[00023] Na outra extremidade da câmara de combustão 11 fica um

7/14 flange feito de cobre que contém o bocal convergente divergente (C-D) 26. Este flange tem furos passantes que correm através de sua largura dispostos circunferencialmente em tomo do bocal através de que água de resfriamento escoa e impede superaquecimento do bocal. O diâmetro da garganta do bocal neste exemplo é 2,03 cm e o diâmetro sua saída é 2,54 cm.

[00024] O ângulo de divergência deste bocal 26 é 8,3 graus com relação ao eixo geométrico do bocal e o comprimento da garganta do bocal é cerca de 2,01 cm.

[00025] Adjacente ao flange do bocal fica um membro de latão que aloja o tubo de entrada de sólidos 17 e o duto 12. Este membro de latão tem furos passantes através de sua espessura para a água de resfriamento escoar. O tubo de entrada de sólidos 17 vem em um ângulo de 50 graus com relação ao eixo geométrico do injetor. O duto 12 que carrega os sólidos com os produtos de combustão quentes a partir da câmara de combustão é feito de tubo de latão SCH 80 de 6,82 cm O duto é preferivelmente fixado ao resto do injetor 11, mas não é fisicamente soldado a qualquer outro membro, deste modo tomando-o um componente substituível. A razão para tomar este membro um componente desgastável é o desgaste e rasgamento graduais devidos à ação abrasiva das partículas sólidas contra as paredes do tubo. A água de resfriamento escoa dentro de passagens ao longo do comprimento deste tubo e faz uma volta em U na face frontal do duto antes de escoar de volta para a saída de água de resfriamento. A face frontal do duto que marca a saída do duto é feira de cobre e é concebida de modo tal que a água de que escoa sob contato íntimo com ela preserva-a de superaquecimento.

[00026] OPERAÇÃO: A operação do injetor 1 inclui queimar combustível e oxidante que são alimentados à câmara de combustão 11, escoar e expandir uma corrente de produtos de combustão gasosos formados nessa combustão através do bocal convergente/divergente 26, alimentar sólidos através do tubo 17 no duto 12 e incorporar os sólidos nos produtos de / 14 corrente de combustão, e escoar a corrente combinada resultante de sólidos e gases para fora do 12 para uma aplicação desejada.

[00027] Com referência primeiramente à combustão, combustível e oxidante são alimentados na câmara de combustão 11. O combustível preferido é qualquer composição combustível gasosa, tal como gás natural, quaisquer outros hidrocarbonetos que são gasosos em condições atmosféricas ambientes tais como propano, gás de coqueria, gás de saída de alto-fomo, gás de saída de outras operações químicas ou petroquímicas, e misturas de quaisquer deles. A invenção pode também ser praticada usando como o combustível um hidrocarboneto líquido atomizado tal como querosene, óleo combustível, ou quaisquer outras composições combustíveis que são líquidas nas condições atmosféricas ambientes.

[00028] O oxidante deve naturalmente conter oxigênio. Embora ar e ar enriquecido com oxigênio seja útil, o oxidante preferivelmente tem um teor de oxigênio mais alto tal como pelo menos 50% em volume e mais preferivelmente pelo menos 90% em volume.

[00029] A razão de combustível para oxidante alimentados à câmara de combustão é preferivelmente suficiente para propiciar combustão estequiometricamente completa do combustível.

[00030] A composição de gases de propulsão de foguetes pode ser controlável, de oxidante para redutora. Por exemplo, pode ser útil queimar gases de propulsão ricos em combustível para minimizar a reatividade com particulados de carbono ou para acentuar uma reação de pré-redução para a injeção de poeira de forno contendo óxido de ferro.

[00031] A combustão de combustível e oxidante na câmara de combustão 11 produz produtos de combustão gasosos que geralmente vão incluir radicais de combustão, hidrogênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor d’água, e oxigênio, assim como possíveis componentes inertes que não participam da combustão, tais como nitrogênio.

9/14 [00032] O combustível e o oxidante são alimentados à câmara de combustão em quantidades suficientes de modo que a pressão manométrica de todos os componentes gasosos dentro da câmara de combustão 11 é 138 a 1035 kPa. Os produtos de combustão gasosos passam para dentro e através do bocal convergente/divergente e emerge a partir desse bocal a uma velocidade da ordem de 152,5 a 1525 metros por segundo (m/s) e preferivelmente uma velocidade de 610 a 1220 m/s. A temperatura desta corrente é tipicamente 1927°C a 2760°C. Os sólidos alimentados através do tubo 17 no duto 12 podem ser quaisquer que sejam capazes de participar em qualquer reação química ou efeito físico ao atingir e contatar o material alvo desejado (i.e. a camada de escória e/ou a mistura de escória e metal em fusão e/ou o banho de metal em fusão). Exemplos de sólidos incluem materiais que fornecem carbono em forma elementar e/ou altamente reduzida, tais como carvão vegetal e coque; outros reagentes sólidos, tais como cal; materiais que são reativos ou inertes, tais como sílica, compostos de metal alcalino ou alcalinoterroso incluindo silicato de sódio, cloreto de sódio, silicato de potássio, cloreto de potássio, óxido de sódio, óxido de potássio, óxido de magnésio, cloreto de magnésio ou outros halogenetos, e similares. Os sólidos preferidos incluem materiais contendo carbono (tais com carvão, coque de petróleo, e similares), cal, e poeira de forno EAF.

[00033] Os sólidos estão preferivelmente em forma particulada, variando em tamanho de partícula até 2 mm. Os sólidos são transportados em e através do tubo 17 para o duto através do uso de um mecanismo apropriado tal como um mecanismo roto-alimentador. Aqueles experimentados neste campo vão reconhecer os muitos mecanismos conhecidos e comercialmente disponíveis podem alimentar estes materiais através de um tubo de alimentação tal como o tubo 17, em um dispositivo tal como o injetor 1. Os sólidos podem ser alimentados em combinação com um gás de transporte tal como ar ou nitrogênio. Os sólidos são alimentados a uma taxa que está

10/14 tipicamente na faixa de 22,7 kg/min a 136,2 kg/min por injetor, tendo em mente que diversos injetores podem ser instalados em um EAF, dependendo do material que é requerido para injeção assim como do tamanho do processo em batelada fazendo uso dos sólidos, onde uma certa quantidade de material deve ser processada.

[00034] O injetor 1 é resfriado ao longo de todo seu comprimento para manter a integridade não apenas dos diferentes membros, mas também das gaxetas de vedação nas juntas. O circuito de água de resfriamento, se um é empregado, preferivelmente tem uma bomba centrífuga nele para reforçar a pressão. Tipicamente, a vazão da água através do injetor 1 é aproximadamente 151-170 litros por minuto.

[00035] A concepção do bocal convergente-divergente também permite a obtenção de condições de pressão estagnante negativa na entrada de sólidos 30 no duto sob operações normais de jato de chama. A extensão da pressão negativa neste local depende da taxa de ignição do queimador para um projeto específico de bocal. As condições de pressão negativa são essenciais uma vez que elas têm uma influência positiva sobre o fluxo de sólidos a partir do alimentador de sólidos para o injetor assim como uma medida protetora de segurança que impede o retro fluxo dos gases quentes a partir do injetor para o alimentador de sólidos através da mangueira de transporte de sólidos.

[00036] O dispositivo pode ser operado a diferentes taxas de ignição do queimador para um projeto específico de bocal, cada uma correspondendo a uma pressão da câmara de combustão associada. À medida que a taxa de ignição aumenta, assim o faz a pressão da câmara de combustão e o empuxo resultante gerado pelo jato de chama. Constatou-se que o desempenho do dispositivo para aceleração de partículas era fortemente dependente do comprimento do duto, deste modo realçando o tempo de residência das partículas em contato com o gás de propulsão no interior do duto. Tempos de

11/14 residência mais longos em virtude de dutos mais longos promovem maior grau de troca de momento entre a fase de gás e as partículas. Porém, uma vez que as partículas atingem suas velocidades terminais sob estas condições, um contato adicional com a fase de gás não garante qualquer aumento significante de velocidade. Portanto, continuar a aumentar o comprimento do duto chega a um ponto além do qual não há mais benefício em termos de velocidade da corrente combinada.

[00037] A pressão manométrica da câmara de combustão da presente concepção pode ser flexivelmente operada entre 138-690 kPa para um projeto específico de bocal convergente-divergente dependendo do nível de empuxo requerido. A operação a pressões mais altas na câmara usando um combustível gasoso como gás natural é usualmente limitada por sua pressão de suprimento. Portanto, em locais onde a pressão de suprimento de gás natural não é suficiente, outras etapas devem ser realizadas, tais como alterar o projeto do bocal proporcionalmente para manter a quantidade de empuxo requisitada, ou adicionar compressão via um compressor.

[00038] A presente invenção é particularmente útil para injetar sólidos em banhos líquidos, tais como banhos de metal em fusão como aqueles que estão presentes em fomos siderúrgicos incluindo fomos elétricos a arco. Um material carbonáceo tal como carvão vegetal e/ou coque pode ser propelido dentro do metal em fusão, mesmo através de uma camada de escória que está convencionalmente presente sobre a superfície do metal em fusão.

A presente invenção proporciona muitas vantagens, incluindo estas:

[00039] Aceleração de particulados sólidos reativos a taxas de alimentação acima de 22,7 kg/min sob regimes de transporte em fase densa a velocidades suficientemente altas para auxiliar no transporte para alvos sobre distâncias maior do que 1,53 metros empregando um jato de chama de oxicombustível supersônico.

[00040] Controle de momento de partícula em virtude do controle do

12/14 empuxo conferido por jato de chama ou a quantidade de combustão de oxicombustível.

[00041] Controle de carregamento de massa de partícula no fluxo bifásico regulando a quantidade de gás de propulsão quente gerado para acelerar uma certa taxa de injeção de reagente particulado.

[00042] Ela pode ser utilizada como um dispositivo de fusão/corte de sucata no campo próximo do jato alterando a química do jato de chama [00043] Ela pode ser empregada como um queimador de oxi-combustível sólido que utiliza reações de combustão de uma corrente de oxigênio (a temperatura ambiente) com uma corrente de combustível sólido que sofre ativação térmica e química in situ.

[00044] Ela pode ser empregada para transportar reagentes sólidos para reação por uma zona de reação de longo alcance utilizando a capacidade de geração de empuxo variável do dispositivo tal como um dispositivo de lançamento de carvão em fomos rotativos para ferro esponja.

[00045] Ela acentua as velocidades de partícula para maiores capacidades de penetração para minimizar o efeito de forças aerodinâmicas de dispersão. A manutenção da trajetória e tempo mínimo voo dentro da atmosfera do forno são vantagens chaves a este respeito.

[00046] Melhores capacidades de reação do reagente químico preaquecido com seu transporte para as zonas de reação que podem estar ser em estreita proximidade ou diversos diâmetros a jusante do dispositivo.

[00047] A química da chama do queimador pode ser alterada para gerar um jato de oxigênio a alta temperatura se requerido que pode ser subsequentemente utilizado para outros fins requerendo capacidades de reação química com oxigênio.

[00048] A combustão no queimador e, portanto, a geração de empuxo e momento de partícula podem ser controlados.

[00049] Empuxo específico mais alto do agente de propulsão. Em outras / 14 palavras, o empuxo gerado por unidade de massa de gás de propulsão é muito mais alto usando a presente abordagem de combustão de oxi-combustível em comparação com um agente de propulsão frio.

[00050] Aceleração de partícula de grau mais alto ou similar é possível usando uma menor quantidade de gás de propulsão quente (carregamento mais alto de massa de partícula em corrente bifásica) em comparação com as abordagens pneumáticas usuais usando um agente de propulsão frio.

[00051] Esta invenção evita os inconvenientes de outros meios pneumáticos empregando ar como o agente de propulsão, que têm de pagar um preço para compressores a ar assim como custos que contribuem para as demandas de energia para aquecer o ar de propulsão frio desde a temperatura ambiente até a do forno. Também, nitrogênio proveniente do ar pode provocar problemas de limpeza no aço.

[00052] A capacidade de controlar a combustão das partículas reativas de reagente sólido, se elas forem combustíveis, alterando a quantidade de gás reativo quente disponível por unidade de massa de reagente sólido. Assim, esta invenção pode ser usada para injetar reagentes particulados sólidos reduzindo a quantidade de oxigênio livre presente na corrente de gás de propulsão quente. Altemativamente, a invenção pode ser usada pata queimar o reagente sólido como um combustível se calor adicional é requerido no forno.

[00053] A corrente de gás-sólidos combinada preaquecida é menos suscetível de incorporar gases quentes do fomo devido a menores diferenças de densidade, deste modo melhorando a compacidade/coerêncía da corrente bifásica. Por outro lado, o uso de um agente de propulsão frio é uma desvantagem a partir desta perspectiva.

[00054] Mínimização de questões de entupimento da saída do corpo do injetor colocadas devido respingo de escória/metal líquido devido à presença de um jato de chama de oxi-combustível a alta temperatura, de alto momento supersônico.

14/14 [00055] Melhores capacidades de injeção e reativas da corrente combinada contendo sólidos com o banho líquido causam início prematuro de espumação de escória estável. Isto pode ter um impacto potencial sobre o rendimento do processo e abaixar o consumo de potência elétrica.

[00056] A capacidade de usar sólidos que podem ser uma típica corrente de resíduo de processo (poeira de EAF reciclada) ou uma corrente de reagente químico que pode participar em uma reação química com um reagente alvo (um banho ou uma corrente gasosa) com subsequente benefício para o processo.

[00057] Injeção a alta velocidade também auxilia em eficiência de injeção melhorada de particulados, resultando em menos carregamento para fora de sólidos com a descarga do forno.

Outros benefícios da invenção incluem:

[00058] Efeito reduzido de fenômenos de turbulência na ruptura da corrente sólida em relação aos métodos tradicionais de injeção de pó [00059] Partículas de carbono pré-aquecidas podem realçar a cinética de reação com FeO da escória se a reação química está controlada [00060] Pode levar a reduzida perda de rendimento em termos de FeO da escória final [00061] Pode abaixar a perda de carbono não reagido através da escória (carregamento para fora) [00062] Jato de chama supersônico pode pré-aquecer e fundir sucata na vizinhança próxima do dispositivo [00063] Reestabelecimento de uma camada de escória espumada desejada após interrupção do processo. Maior eficiência de injeção de carbono, menos perda de carbono através do furo de soleira.

[00064] Redução no consume de potência elétrica e desgaste reduzido do refratário devido a uma melhor espumação da escória r

[00065] Util para recarbonetarão do banho de metal em fusão, se requerido.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método, caracterizado pelo fato de que compreende:

(A) alimentar combustível e oxidante na câmara de combustão (11) de um aparelho compreendendo (a) uma câmara de combustão (11) tendo primeira e segunda extremidades opostas, (b) um queimador (23) dentro de dita câmara de combustão (11) em uma de ditas extremidades opostas, e entradas para combustível (15, 16) e para oxidante (14) para dito queimador (23) a partir de fora de dito aparelho;

(c) um bocal (26) tendo uma entrada (27) e uma saída (28), em que a entrada (27) está na outra de ditas extremidades opostas de dita câmara de combustão (11), (d) um duto (12) tendo uma extremidade a montante fechada em torno da saída de dito bocal (28) e uma extremidade a jusante aberta, e (e) um tubo alimentador (17) tendo uma entrada fora de dito aparelho e uma saída no dito duto entre as extremidades fechada e aberta de dito duto (12);

em que dita câmara de combustão (11), dito bocal (26), e dito duto (12) são coaxiais, em que ditos combustível e oxidante são alimentados através das respectivas entradas para a mesma;

(B) queimar dito combustível e oxidante em dita câmara de combustão (11) para produzir uma corrente de gás quente compreendendo produtos de dita combustão sendo que esta corrente passa através de dito bocal (26) para dentro de dito duto (12), e (C) alimentar sólidos particulados através de dito tubo alimentador (17) para dentro de dito duto (12) e incorporar ditos sólidos em ditos produtos de corrente de combustão para formar uma corrente mista que passa para fora da extremidade aberta de dito duto (12).

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2. Método para injetar sólidos em um forno elétrico a arco, em que o forno elétrico a arco contém um banho de metal em fusão e uma camada de escória no topo do banho de metal em fusão, e em que há uma camada compreendendo uma mistura de escória e metal em fusão entre o banho de metal em fusão e a camada de escória, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de realizar o método como definido na reivindicação 1 para produzir uma corrente de alta velocidade de ditos sólidos misturada com dito gás, e injetar dita corrente para o banho de metal em fusão a uma velocidade controlada de tal modo que a corrente penetre na camada de escória, ou através da camada de escória para dita mistura de escória e metal em fusão, ou através da camada de escória e através de dita mistura na superfície do banho de metal em fusão.
3. Método para injetar sólidos em um forno, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de realizar o método como definido na reivindicação 1 para produzir uma corrente de alta velocidade de ditos sólidos misturados com dito gás, e injetar dita corrente em dito forno.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que dito forno contém metal em fusão e dita corrente penetra na superfície de dito metal em fusão.